致密砂岩气藏渗流特征及转化临界条件研究

我国大多数致密砂岩气藏具有高含水饱和度特点,导致其渗流机理与常规气藏比较表现出不同的非线性渗流特征。掌握低渗致密高含水砂岩气藏渗流特征及定量确定不同非线性渗流特征相互转化临界条件对于指导该类气藏开发具有重要意义。以四川盆地须家河组某低渗致密砂岩气藏为研究目标,通过建立定量化渗流机理实验测试技术及渗流机理诊断分析技术,采用实际储层岩样开展79样次渗流机理实验测试及分析,通过对实验测试结果分析建立不同渗流特征相互转化临界条件。研究表明,不同的岩样条件下,气体渗流表现出不同的渗流特征;低渗高含水砂岩气藏普遍存在四种渗流特征:阈压效应、滑脱效应、达西渗流及高速非达西渗流特征;当气相有效渗透率小于0.02 m D、有效气相孔隙度小于6.5%储层,存在明显阈压效应;不同渗流效应相互转化临界条件不仅与储层物性有关,更重要的是受储层含水饱和度的影响。     

高压水射流切割流场的数值模拟研究

利用计算流体动力学(CFD)的方法对高压水射流切割进行了多相流的数值模拟,研究并分析了淹没流与非淹没流的影响、压力的影响、喷嘴直径的影响、喷嘴对射流的影响以及淹没与非淹没流下磨料的流动特性关系,其结果可为高压水切割工具的设计提供参考依据.     

高水头条件下管道裂隙浆液封堵机制试验研究

针对高水头下管道裂隙浆液留存率低、封堵效果差的问题,通过自主设计的可视化动水注浆试验平台,开展了高水头管道裂隙注浆封堵试验研究,探讨了影响管道裂隙浆液封堵的主次因素,揭示了水灰比、注浆压力及动水流速对水泥浆液封堵效果的影响。研究结果表明:影响高水头管道裂隙浆液封堵沉积厚度及逆向扩散距离的因素依次为动水流速、水灰比、注浆压力;在合理水灰比条件下,浆液沉积厚度及逆向扩散距离随注浆压力增大而单调递增;浆液逆向扩散距离相比沉积厚度对动水流速变化更加敏感。     

泡沫植物胶特性及其护壁防漏机理

结合某矿区的复杂地质特征,选用4种植物胶进行室内试验遴选,辅以十二烷基苯磺酸钠(ABS)、聚丙烯酰胺(HPAM)、腐殖酸钾为外加剂进行泡沫植物胶基浆配制,探讨植物胶对基浆中膨润土含量、泡沫稳定性能及其流变特性影响的变化规律.研究结果表明:植物胶对膨润土泥浆的流变特性具有明显的改善作用,其防塌护壁作用主要表现为低失水特性、疏水性泡沫吸附孔壁、黏弹性泥饼结构、低流速塞流状态等特性:防漏堵漏作用主要表现为泡沫群体结构屏蔽防漏、泡沫与岩屑聚结充填堵漏、高结构黏度塞流阻流防漏、低密度低压力流体防漏堵漏等特性.     

采动围岩中参变渗流系统的稳定性分析

用谱截断法讨论了采动围岩渗流系统在时变渗透特性和时变边界条件下的动力学响应.在对采动围岩的渗透特性和边界条件时变特性提出几点假设的基础上,考虑水的压缩性,建立了Forcheimor型非Darcy渗流系统的动力学方程.用Chebyshev配点法将系统的控制方程降阶为含有限个状态变量的非线性常微分方程组和由状态变量表示的边界条件和初始条件,用自选步长的四阶Runge-Kutta法分别得到采动围岩渗流在时变渗透特性和时变边界条件下的动力学响应;根据数值计算结果提出系统的失稳条件,通过研究渗流系统失稳,分析了煤矿突水的机理.研究结果表明:当渗透特性和边界压力在某段时间内满足一定条件时,采动围岩渗流系统可能失去稳定性,即发生突水;在周期性压力边界条件下,系统可能在新平衡位置附近产生周期运动,也可能失稳.     

海水淡化轴向柱塞泵的虚拟样机技术研究

为了研制反渗透海水淡化用高压轴向柱塞泵,采用虚拟样机技术对其机械动力学和压力流量特性进行了预测.泵的三维几何模型基于结构设计得到：通过施加运动学约束和对关键零件进行进行柔性化处理建立了泵的机械模型;通过对泵内动态压力和流量分析得到了泵的流体模型;联合机械模型与流体模型建立了泵的虚拟样机模型.通过运行泵虚拟样机模型获得了主要零件的运动学和动力学规律、泵出口的动态流量和压力规律及关键零件的动态等效应力等数据,仿真结果表明：泵的主要性能达到了设计要求,关键零件具有较大的强度裕度,可以在更高的压力等级下运行.     

低渗透岩石非饱和非Darcy渗流机理

为了探讨低渗透岩石非饱和非D arcy的机理,以毛管模型为基础,通过对流体非饱和系列流动状况的运动分析,相应推导得出流体非饱和渗流的毛管模型,从理论上论证在微小尺度孔隙中流体自身的力学特性,以及与固体、气体的相互作用,指出毛管压力与边界层的存在,是导致流体非D arcy渗流现象的一个主要原因。研究这些因素对渗流运动的影响机制,是探索低渗透岩石非D arcy渗流机理的一个重要方向。     

水的黏度变化对低速大扭矩水压马达柱塞副泄漏流量的影响

为了提高低速大扭矩水压马达的容积效率,定量分析了水黏度对柱塞副泄漏流量损失的影响。首先根据水压马达实际运行状态确定了柱塞副的初始设计参数和水的性能参数,计算了定黏度下不同间隙、不同偏心距时的柱塞副泄漏流量。然后基于温升与压降的关系、黏温方程、黏压方程及流量方程,建立了变黏度条件下,水压马达在低速及高速情况下,柱塞副与转子缸孔同心及偏心时,柱塞副泄漏流量损失的数学模型。最后以环形间隙大小、偏心距和压差作为柱塞副的性能指标,详细分析了水的黏度对柱塞副泄漏流量的影响。研究表明:低速同心下,增大间隙2~10μm,减小水黏度,柱塞副的最大泄漏流量由0.002L/min增大至0.250 3L/min;高速同心下,柱塞副的最大泄漏流量由0.020 4L/min增大至0.261 1L/min。低速偏心下,增大偏心距1~4μm,减小水黏度,柱塞副的最大泄漏流量由0.017 5L/min增大至0.040 1L/min;高速偏心下,柱塞副的最大泄漏流量由0.021 9L/min增大至0.044 4L/min。因此,减小柱塞转子副的间隙,减小偏心距,增大水的黏度,柱塞副的泄漏流量降低,马达的容积效率提高。     

淹没磨料射流场模拟计算分析

通过对高压磨料射流的多相流模型的研究,数值模拟了淹没磨料射流流场与压力场.指出颗粒相速度分布始终小于水相速度的分布,颗粒相最大滞止压力普遍较水相增加100%以上.分析了淹没磨料射流流场与压力场随泵压、围压的变化规律.指出随着泵压增加,水相速度与颗粒相速度增加幅度相同;随围压的增加,水相速度与颗粒相速度减少幅度一致.     

应力敏感对致密砂岩气藏气水两相渗流特征影响研究

随致密气藏开发进行,地层压力降低产生应力敏感从而影响气水两相渗流。通过非稳态气驱水实验模拟致密气藏地层条件下气水两相渗流过程,研究了苏里格气田某区块盒8致密储层应力敏感对气水两相渗流的影响。结果表明:围压增大,气水渗流能力降低、共渗区减小、束缚水饱和度增大但总出水量变化不大,由于气相和液相应力敏感存在差异,气相相对渗透率增大、水相相对渗透率减小。     

水平井流入控制阀控底水原理及影响因素分析

随着钻完井技术的发展,采用流入控制阀（ICD）完井技术开发底水油藏成为提高产量、降低成本的有效途径。弄清水平井ICD 控底水原理及影响因素成为利用其实现延缓底水锥进、提高油藏最终采收率的关键。在分析ICD 控水限流原理基础上,通过模拟计算,具体分析了流动剖面、环空流动、含水率等3 个影响控水效果的主要因素。分析结果表明：对于不具有高含水段的油藏,可以利用ICD 增大高渗段阻力,从而在牺牲总产液量的基础上降低产水,实现控水;ICD 所产生附加压降有效地减少了环空流动,增强了控水的稳定性,为实现长期稳油控水提供了保障;对储层物性参数分布认识出现偏差将会较大地影响ICD 的控水效果;对于存在高含水段的水平井,需要增大高含水段的附加压降,降低高含水段的产液量,才能有效实现控水。对水平井ICD 控底水原理及影响因素的分析结果为优化水平井ICD完井设计,控制底水锥进提供了技术思路。     

光滑平行板高速非达西渗流实验研究

对于深埋隧洞,由于高地应力和高水压环境,隧洞通过较宽的裂隙就可能发生较大的突水和涌水,而此时水在裂隙中的流动是处于非线性状态,因此开展了光滑平行板高速非达西渗流实验研究.详细介绍了光滑平行板的实验装置和实验步骤,通过对实验数据整理,利用Forchheimer形式的高速非达西渗流运动方程进行曲线拟合,得到每种隙宽的非达西影响系数、渗透率和方差,最终得到本实验的非达西渗流影响系数与渗透率之间的表达式,最后分析了实验产生误差的原因.     

基于Fluent对水垫带式输送机流体场的仿真研究

为进一步了解水垫带式输送机水垫流体场的形成机理,对水垫流体场进行了数值仿真研究。在理论研究的基础上,建立了水垫流体场的数学模型;利用Fluent软件对水垫流体场的分布进行了仿真分析。研究结果表明,在水垫带式输送机工作时,该流体场内存在两个水流速度较快的区域,且这两个区域动压效应明显;动压效应随输送带速度的加快而增强,适当提高带速可以提高输送机的承载能力。     

基于垂直管道内重油-水两相流动型态的持水率和压降预测模型

针对重油井筒举升流动规律认识不清的问题,本文采用高黏（584.24 cp,1.889 g/cm3）重油作为研究对象,研究重油-水在上升管中的流动特性,得到了五种重油-水两相流动型态。结果表明与轻油-水流动不同,重油-水流动过程中未发生相转化,该现象与表面能方程的预测结果相似。通过持水率测量得到重油-水两相的滑移效应随油水混合流速降低或持水率增加而变得更加明显,基于漂移流模型和动量守恒方程推导得到五种流态下重油-水两相流的持水率预测模型,相对误差率在20%以内。总压降梯度在低持水率时以重力压力梯度为主,高混合流速和高持水率时以摩擦压力梯度为主。采用基于Bannwart模型建立的重油-水中心环状流压降预测模型,误差率在30%以内,为进一步提高重油井筒举升流动参数的预测精度提供了理论基础。     

孔隙网络模拟渗流速度对页岩气开采的影响

孔隙网络模型是预测多孔介质流动特性的有效手段。基于页岩气藏微观孔喉参数建立了随机孔隙网络模型，并模拟了气水两相流动，通过求解模型压力矩阵方程，绘制渗流图像；通过模拟不同速度下的渗流特征，分析了水侵现象、渗流速度对气水两相渗流路径的影响。结果表明，渗流速度与驱替压差呈正相关，在渗流速度大于临界流速v_c的驱替过程中，压降梯度对渗流路径起主要影响作用，不同的渗流速度会形成不同的渗流路径，渗流路径符合分形特征；而由于较高渗流速度（大于临界流速v_c）会破坏气/水界面稳定性，因此，高渗流速度更利于水侵而降低页岩气产量；若渗流速度小于临界流速v_c，气/水界面趋于稳定，促使页岩气大量产出。     

超临界流体传热特性研究综述

 超临界状态下流体状态介于液态和气态之间,其扩散性更接近气体,密度依然为液体量级,这种特殊的性质导致超临界压力下流体流动换热特性与亚临界压力下有很大不同.本文以超临界压力条件下水、二氧化碳和碳氢燃料为研究对象,综合分析了超临界流体在管内的换热规律,系统总结了浮升力、热流密度、质量流速、压力、进口温度、流道形状等因素对流动换热特性的影响.其中,浮升力、热流密度和质量流速影响作用较大,在较高热流密度条件下,浮升力会导致传热恶化发生;在较低热流密度下,流体临界点附近会发生传热强化;质量流速增加能够使管内换热效果显著增强.传热强化和传热恶化现象的发生与临界点附近流体物性的剧烈变化密切相关.     

高渗储层特高含水期渗流规律实验模拟及流场表征

以孤东油田七区西馆陶组Ng63+4砂层组地质特征为基础,设计二维平面物理模型进行水驱实验,组建压力、饱和度全程同时实时监测系统,并以绘制场图的形式表征模型内部压力及含水饱和度分布,系统地揭示了含水上升规律与压力、饱和度分布之间的关系。基于驱替过程中模型内部压力及含水饱和度分布的变化规律,推导出油水两相的速度分布及流线,通过调整注采关系改变流线,研究特高含水期供给边界及压力梯度的改变对储层油水两相饱和度分布的影响。建立质点迁移模型计算平面模型内部含水饱和度分布,并将预测值与实验测量值对比,认为长期注水冲刷及压力波动会导致储层的孔渗性及润湿性改变,进而导致油水两相相渗曲线改变。通过修正相渗曲线,预测得出与实验测量结论具有高相似度的含水饱和度分布,为高渗油藏特高含水期剩余油分布预测提供了一套新的思路。     

深盆气成藏数值模拟

深盆气藏是一种有别于常规气藏的特殊气体聚集类型,在靠近盆地中心的下倾部位致密砂岩内聚气、而在上倾方向渗透性较好的砂岩中含水,并且具有异常压力特征。数值模拟结果表明,深盆气的聚集是一种动态的气、水驱替过程,深盆气藏的异常压力特征也是这一过程中不同阶段气、水流动关系的一种表现。当气体供应速率大于散失速率时为气排水的过程,气、水同向流动,此时气藏表现为超压异常;当气体供应速率小于散失速率时为水排气过程,气、水逆向流动,此时气藏表现为低压异常。供气速率的自然变化导致深盆气的演化过程表现为静压→超压→低压→静压的压力变化过程,伴随着这一压力变化过程的含水饱和度表现为高→低→高的变化过程。大面积致密砂岩的存在、砂岩的低渗透性以及充足的天然气供应都是形成深盆气藏的有利条件。     

武钢连铸二冷水系统分析与改进

针对武钢连铸二冷水系统冷却效果不佳问题,对二冷水压缩空气控制系统、喷淋水控制系统和喷嘴特性等现状逐一进行分析,结果表明,由于二冷水压缩空气压力控制不稳,不能实现喷淋水、气的自由调控,以及由于喷嘴流量调节方法不当使得铸坯宽度方向上温差大,其结果导致了铸坯边角裂纹。解进方法是调整压缩空气控制方式,在支路上安装调节阀、压力检测器及流量计,优化二冷水、气配比参数,最终实现二冷水系统冷却效果的精确控制。二冷水系统改进后的效果极为显著。     

水下航行体通气超空泡内压强分布实验研究

利用循环式空泡水洞,对航行体模型的通气超空泡内压强分布及其对空泡尾部流场的影响情况进行了实验研究.当水流速度在10~20 m/s之间时,采用人工补气的方式生成超空泡.通过改变通气量、水的流场压强等参数测量空泡内多点处的压强,得到超空泡内的压强分布规律.实验表明,超空泡内的压强沿流向呈下降趋势;空泡尾部压力梯度变化很大,从而引起震荡式回注射流的产生,破坏航行体的稳定性.